智慧医疗安全防护体系与数据安全保护技术分析.pdf

1 3 2 2 0 2 4年1期2 0 2 4年第4 6卷第1期智慧医疗安全防护体系与数据安全保护技术分析徐顺航 周文粲作者简介:徐顺航(1 9 9 5-),本科,技师,研究方向为医院网络安全;周文粲(1 9 8 9-),硕士,工程师,研究方向为医院信息化建设、网络安全。(北京大学人民医院 北京1 0 0 0 3 2)摘 要 随着信息技术的广泛应用,智慧医疗应用模型逐渐成为医疗发展的重要方向。然而,医疗数据的大规模采集与使用,也产生了数据安全与隐私风险,这需要构建专业的安全防护体系来应对。文中在分析智慧医疗发展现状及数据安全风险的基础上,论述了安全防护体系的构建原理,提出体系应采用隔离备份架构与数据采集、威胁管理、应急响应、安全审计与培训等功能模块。研究还分析了防火墙、入侵检测、数据加密与区块链等技术,并在智慧医院、远程医疗与医疗物联网等典型应用场景下,提出了数据安全保护方案。关键词:智慧医疗;数据安全;安全防护体系中图分类号 T P 3 0 9.2I n t e l l i g e n tM e d i c a l S e c u r i t yP r o t e c t i o nS y s t e ma n dD a t aS e c u r i t yP r o t e c t i o nT e c h n o l o g yA n a l y s i sXUS h u n h a n ga n dZ HOU W e n c a n(P e k i n gU n i v e r s i t yP e o p l esH o s p i t a l,B e i j i n g1 0 0 0 3 2,C h i n a)A b s t r a c t W i t ht h ew i d ea p p l i c a t i o no f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y,s m a r tm e d i c a l a p p l i c a t i o nm o d e l h a sg r a d u a l l yb e c o m ea ni m p o r t a n t d i r e c t i o no fm e d i c a l d e v e l o p m e n t.H o w e v e r,t h e l a r g e-s c a l e c o l l e c t i o na n du s eo fm e d i c a l d a t a a l s og e n e r a t e sd a t as e c u r i t ya n dp r i v a c yr i s k s,w h i c hr e q u i r e s t h e c o n s t r u c t i o no f ap r o f e s s i o n a l s e c u r i t yp r o t e c t i o ns y s t e mt od e a lw i t h.O n t h eb a s i so f a n a l y z i n gt h ed e v e l o p m e n t s t a t u so f s m a r tm e d i c a l c a r ea n dd a t as e c u r i t yr i s k s,t h i sp a p e rd i s c u s s e s t h ec o n s t r u c-t i o np r i n c i p l eo f t h es e c u r i t yp r o t e c t i o ns y s t e m,a n dp r o p o s e s t h a t t h es y s t e ms h o u l da d o p t a n i s o l a t e db a c k u pa r c h i t e c t u r ea n df u n c t i o n a lm o d u l e ss u c ha sd a t ac o l l e c t i o n,t h r e a tm a n a g e m e n t,e m e r g e n c yr e s p o n s e,s e c u r i t ya u d i ta n dt r a i n i n g.T h er e s e a r c ha l s oa n a l y z e s t e c h n o l o g i e s s u c ha s f i r e w a l l,i n t r u s i o nd e t e c t i o n,d a t ae n c r y p t i o na n db l o c k c h a i n,a n dp r o p o s e s ad a-t a s e c u r i t yp r o t e c t i o ns c h e m eu n d e r t y p i c a l a p p l i c a t i o ns c e n a r i o s s u c ha s s m a r t h o s p i t a l s,t e l e m e d i c i n e a n dm e d i c a l I n t e r n e to fT h i n g s.K e y w o r d s I n t e l l i g e n tm e d i c a l t r e a t m e n t,D a t as e c u r i t y,S a f e t yp r o t e c t i o ns y s t e m0 引言智慧医疗是医疗服务数字化与智能化的重要途径,推动着医疗数据的广泛采集与使用。医疗数据使用规模的快速增加,带来了数据安全与隐私风险。医疗数据涉及大量敏感信息,一旦泄露就会造成难以估量的损失。医疗系统与设备也面临着网络攻击,数据安全事件时有发生。为应对上述风险,需要构建专业的安全防护体系来保护医疗数据。本文提出了构建医疗数据安全防护体系的设计思路与策略,优化了现有应用,使研究成果更具理论与实践价值。1 构建智慧医疗安全防护体系的必要性1.1 智慧医疗发展现状与数据安全风险分析近年来,随着信息通信技术的发展、大数据与人工智能技术的广泛应用,智慧医疗呈现出爆发式增长的趋势。智慧医疗通过采集、分析海量的医疗数据,可以提高临床决策的准确性与效率性,提升医疗服务的整体质量,已成为医疗发展的重要方向。尽管智慧医疗的应用带来了诸多好处,但医疗数据的采集与使用也产生了数据安全与隐私风险1。由于医疗数据涉及大量的敏感信息,这些信息一旦被泄露、滥用,就会给患者造成巨大的影响。此外,医疗数据也面临来自网络空间的安全威胁,如恶意软件、网络攻击与入侵等。医疗数据安全事件的发生,会严重影响人们对智慧医疗的信任与接受度。因此,在智慧医疗的发展过程中,应重视医疗数据的安全性与隐私性。相关机构与企业需要搭建全面、完备的安全防护体系,以应对潜在的数据安全风险。安全防护体系应涵盖从技术手段到管理机制的各项措施,以最大限度地保障医疗数据的安全性、隐私性。2 0 2 4年1期1 3 3 1.2 构建安全防护体系的重要性与原理基于上述分析,构建较完备的安全防护体系对降低智慧医疗数据安全风险、实现数据的可信与可控至关重要。构建安全防护体系应遵循的基本原理如下。(1)系统性原理。安全防护体系应从整体上考虑相关要素,构建覆盖技术与管理的系统性框架。这是因为单一或零散的安全措施难以应对开放而复杂的安全威胁环境。(2)信息保密性原理。医疗数据属于敏感信息,安全防护体系应最大限度地保证信息的机密性、完整性与可用性2。例如,可以应用加密、隔离、访问控制等技术手段。(3)安全防护体系的构建应遵循系统性原理,实施相应的技术手段与管理机制,并在信息保密性原理与风险管理原理的指导下进行设计与执行。技术手段与管理机制应相互支撑,共同应对安全风险,这种相互对应有助于提升体系的完备性与有效性。安全防护体系的构建需要相关机构与企业共同参与,这有助于对医疗数据的全面管控。2 智慧医疗数据安全防护体系的构建2.1 体系架构与功能模块设计安全防护体系的架构应保障医疗数据的安全性与完整性。具体而言,应采用“分级授权”与“隔离备份”的架构模式。“分级授权”可实现对数据的分类与分级,按数据敏感度与重要性采取不同的安全策略,而“隔离备份”则可实现数据的分布式存储与集中式备份,降低数据遭到破坏或丢失的风险。安全防护体系的功能模块主要包括数据采集与监控模块、威胁管理模块、应急响应模块、安全审计模块、培训与宣传模块。其中,数据采集与监控模块可全面监测与采集系统 中 的 各 类 数 据 及 流 量,以 便 发 现 潜 在 的 安 全 威胁3;威胁管理模块可对采集到的数据进行分析与识别,评估潜在威胁并制定应对策略;一旦发生安全事件,应急响应模块就可触发事先设定的应急预案与技术手段,有效控制安全事件;安全审计模块可对各模块进行监督;培训与宣传模块则可提高相关人员的安全意识,以增强安全防护体系的有效性。这些功能模块的协调与配合,可以有效识别、预防、控制与响应安全威胁,实现对医疗数据的全面管理与保护4。2.2 技术手段与管理机制安全防护体系的技术手段主要包括数据加密技术、防火墙技术、入侵检测技术、风险评估技术等。其中,数据加密技术通过对数据进行加密,使其处于不可读的状态,是保障数据安全的基础技术手段;防火墙技术通过对网络通信数据的过滤和控制,实现对恶意访问和漏洞利用的阻隔;入侵检测技术可对应用程序和系统的使用进行实时监控与分析,以发现安全威胁;风险评估技术则可对应用系统和网络环境中的风险点和威胁进行评估,为采取进一步控制措施提供依据。管理机制主要包括安全规章制度、责任分配、培训计划、应急预案等。其中,安全规章制度明确了安全防护体系的实施原则、技术手段的应用与执行流程;责任分配可分解安全任务,并将其分配到相关人员与部门中;培训计划的实施可有效提高人员的安全素养;应急预案则制定了一系列应对突发安全事件的具体措施与方案。技术手段与管理机制相互配合、支撑。技术手段为管理机制的实施与执行提供了技术基础与手段,管理机制可指导与监督技术手段的采用与实施。例如,数据加密技术的应用应遵循相应的安全规章制度,且人员的操作行为也会受相关培训与管理制度的影响。通过入侵检测技术采集到的安全信息,为应急预案的触发提供了依据,风险评估的结果也为安全责任的具体分配提供了参考,具体内容如表1所列。管理机制的制定与实施依托于技术手段,技术手段的应用与效果又需要管理机制的制约与优化。两者相互支撑,相互依赖,共同构成了安全防护体系的技术基石与管理保障。只有做到技术手段与管理机制的有机结合,才能全面保障医疗数据的安全性。表1 技术手段与管理机制技术手段作用管理机制作用数据加密技术加密数据,保障机密性安全规章制度明确安全防护体系的实施原则防火墙技术控制网络访问,阻隔威胁责任分配分解安全任务并将其分配到人员与部门中入侵检测技术监控系统和网络,发现威胁培训计划提高人员安全意识,开展定期培训风险评估技术评估风险点和威胁,提供控制依据应急预案制定应对安全事件的具体措施与方案3 智慧医疗数据中的安全保护技术与应用3.1 数据安全保护技术(1)数据加密技术通过密码学手段来变换数据,使其处于无法被读取与理解的状态,是保障数据机密性的基本手段。常用的数据加密技术有对称加密算法(如A E S,D E S)、非对称加密算法(如R S A),可单独或结合使用不同的加密方法。A E S算法的运算速度较快,但密钥管理复杂;R S A算法可实现数字签名与密钥分发。这些技术可广泛应用于医疗数据的存储、使用与传输过程,保证数据的机密性。(2)防火墙技术可通过对网络通信数据包的过滤与控制,阻隔恶意访问与利用。组合使用包过滤防火墙与应用代理防火墙,既可以根据预设规则进行流量控制,也可以通过内容检测与域名解析实现内容过滤。这可以保护医疗应用系统与网络设备免受外部威胁。入侵检测与防御技术可移动信息1 3 4 2 0 2 4年1期对应用系统与网络进行实时监控,通过分析系统日志、网络报文等,发现潜在的入侵行为,并根据检测结果实施自动防御措施。(3)区块链技术通过对交易信息的加密与存储,防止信息被篡改,保障医疗数据的真实性与可追溯性。将患者信息、诊疗记录等存储于区块链上,可以抵抗外部攻击与内部违规行为。区块链技术还可以与信息系统相结合,为医疗大数据的管理与交换提供安全保障。3.2 典型应用场景的数据安全保护方案智慧医疗的典型应用场景包括智慧医院、远程医疗、医疗物联网等,其数据安全保护方案如下(见表2)。(1)智慧医院场景的数据安全保护方案。智慧医院通过互联网与信息系统来整合医疗资源,实现医疗服务的高效协同与管理。这需要采集与交换大量敏感的医疗数据,其过程面临着数据被监控、泄露与篡改的风险。可采用隔离网段与V L AN技术来划分医院网络,通过I d e n t i t ya n dA c c e s sM a n a g e m e n t技术来控制资源访问,并使用防病毒软件、入侵检测与防御系统,以防范恶意代码与网络攻击。针对需要存储或交换的数据,可采用加密技术进行保护,建立集中式的审计与监控系统来跟踪网络活动与安全事件,并定期对人员与系统进行安全培训、漏洞修复。(2)远程医疗场景的数据安全保护方案。远程医疗通过信息通信技术实现医生与患者的远程交互,这要求在不安全的网络环境下采集与传输生理数据与诊疗信息,容易导致数据被第三方获取与滥用。首先,可采用虚拟专用网络与加密技术构建安全通信链路,使用数字证书对各连接终端进行双向认证,实施基于特征的入侵检测与防御技术来检测远程威胁。其次,可在医疗设备中部署安全模块,使用加密算法进行数据加密与完整性校验。最后,还可建立统一的安全管理中心来负责设备安全配置、用户权限管理与安全监测。(3)医疗物联网场景的数据安全保护方案。医疗物联网通过对患者和医疗设备的数据采集与感知,实现远程监护与管理。然而,庞大的数据集与相互联系的智能终端也面临着被入侵与利用的风险。首先,可采用轻量级加密算法对采集到的数据和通信报文进行加密,使用安全感知技术检测节点状态与网络异常,同时采用数字签名与时间戳保证数据的完整性。其次,可应用细粒度的访问控制与策略管理机制进行权限分配,使用数据隔离与容灾备份技术提高数据的持久性。最后,可建立全面的设备管理平台进行远程配置、固件更新与漏洞修复。表2 典型应用场景的数据安全保护方案应用场景安全保护方案智慧医院采用隔离网段与V L AN技术划分医院网络通过I AM技术控制资源访问使用防病毒软件和入侵检测系统预防网络攻击应用加密技术来存储和交换数据建立集中式审计与监控系统,监控网络和安全事件定期对人员、系统进行安全培训与漏洞修复远程医疗采用V P N和加密技术构建安全通信链路使用数字证书对连接终端进行双向认证实施基于特征的入侵检测技术,检测远程控制威胁(如木马病毒)在医疗设备中部署安全模块,使用加密算法保障数据的完整性建立统一的安全管理中心进行设备安全配置、用户权限管理和安全监测医疗物联网采用轻量级的加密算法对采集数据和通信报文进行加密使用安全感知技术来检测节点状态和网络异常采用数字签名和时间戳保证数据的完整性实施细粒度的访问控制和策略管理机制进行权限分配使用数据隔离和容灾备份技术来提高数据的持久性建立全面的设备管理平台进行远程配置、固件更新和漏洞修复4 结语在智慧医疗的应用过程中,医疗数据面临着数据安全与隐私风险,因此需要搭建专业、系统的安全防护体系。安全防护体系应遵循系统性原理、信息保密性原理与风险管理原理,采用隔离备份的架构与相应的功能模块,应用数据安全保护技术,建设严密的管理机制。研究者也可选择不同类型的医疗机构进行案例分析,提出更加全面、具体的安全防护架构,使研究成果更具广泛的理论启示与应用价值。参考文献1吴青松.智慧医疗大数据应用安全技术研究D.长沙:湖南大学,2 0 2 0.2杨朝旭.智慧医院数据安全管理机制研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学,2 0 2 0.3丁默浩,王群.智慧医疗环境下的数据安全保护策略研究J.电子设计工程,2 0 2 0,2 8(1 0):1 6 9-1 7 3.4钟林林,王恩杰,钱宁.智慧医疗系统中基于区块链的隐私数据管理机制J.计算机研究与发展,2 0 2 0,5 7(5):1 0 0 9-1 0 2 2.移动信息